本技术提供了一种螺二芴衍生物及其制备方法和在电致变色器件中的应用，属于有机高分子化学技术领域。本发明通过探究硝基与氨基差异性的方式，结合对侧链电子结构的精细调控，成功制备出了拥有不同颜色的电致变色材料，这些材料具有中性态透过率高、双稳态的特性，有望在显示、防伪和生物分析等领域得到应用。具体的，本发明的螺二芴衍生物不仅赋予了材料电致变色的功能，更因嵌入了具备高稳定性的甲氧基单元，使得电致变色小分子器件的稳定性显著增强，同时也具备中性态透明、着色后保持久的双稳态特性。
背景技术
电致变色(Electrochromism，EC)是指材料在电压驱动下发生光学属性的可逆变化的现象。具体来说，电致变色材料在电化学氧化还原过程中发生光吸收性质的可逆变化，这种变化表现为颜色在透明(或称为“漂白”)状态和有色状态之间转换，或者在两种有色状态之间转换。由于电致变色材料具有非常理想的物化特性，如低工作电压、多稳态特性、静态无功耗、变色功耗低、透光度/反射度连续可调、光学调制幅度，从而使得该类材料被广泛应用于光学显示、信息加密、军事伪装、传感器和智能光窗等领域。
螺二芴是一类常见的具有较大共轭体系和特殊刚性稠环结构的有机小分子化合物，在电压驱动下表现出明显的颜色变化，具有良好的光学对比度，较高的着色效率和氧化还原稳定性，故被作为一种有机光电功能材料广泛应用于电致变色领域。螺二芴类化合物可以作为电子传输材料(ETMs)，这通常是通过与强电子吸引基团结合来实现的，如在“(A)n–D–(A)n”结构中，通过结合螺二芴与两个强电子吸引的terpyridine基团，可以形成具有高三重态能级、适合的前沿轨道能级、优秀的热稳定性和电化学稳定性的电子传输材料。螺二芴的光电性能研究表明，随着聚合长度的增加，能隙变窄，空穴注入和电子转移的能力都相应提高，吸收光所需能量减小，吸收强度增大，光谱红移。此外，螺二芴骨架中的9位螺碳原子明显地阻断了两个共轭片段的共轭效应，使它们成为了两个独立的共轭链节。这种结构特性影响了螺二芴在不同氧化还原状态下的光物理性质，从而决定了其颜色变化。在四氢呋喃的稀溶液中，随着有效共轭长度的增加，这些化合物的最大吸收峰和发射峰发生了明显的红移。这些特性使得螺二芴及其衍生物在电致变色器件领域展现出巨大的应用潜力。
目前，处于中性态的螺二芴类化合物一般显示为黄色，颜色较为单一，且着色后褪色较快。研究发现，螺二芴类化合物的颜色显示还与其结合的三苯胺连接基团的种类有关，通过对侧链基团的修饰与螺二芴化合物相结合，可以得到多种颜色，而丰富的颜色范围及褪色缓慢将有利于扩展螺二芴类化合物的应用领域。
实现思路